JP2004063039A - ディスク情報処理装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク情報処理装置において、省電力化と動作復帰時間の短縮化とを両立させる。
【解決手段】ディスク情報処理装置１は、ディスク状記録媒体２に関する情報の読み取り又は記録を行うヘッド４と、ディスク状記録媒体２のトラックに対するヘッドの位置決め機構及び駆動源を含むサーボ系を備えている。サーボ系の制御において、ヘッドを退避させることなく、シーク後のヘッド位置を維持する一時待機用の動作モードにおいて、サーボ制御特性に係る応答性を低下させるための特性制御手段を備え、トルク外乱に対する感度を低下させることで消費電力を低減するように構成した。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク状記録媒体を用いた情報処理装置において、低消費電力化を実現するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ機器に用いられて、そのアーキテクチャーの一部を構成する装置として、ハードディスクドライブ装置（以下、「ＨＤＤ」という。）が挙げられる。該装置は、映像情報や音声情報等のデータを処理する機器や、移動体通信端末装置、ゲーム機をはじめ、各種の機器、特に携帯型の電子機器（所謂、モバイル機器等）に適用されて、その用途を拡げている。
【０００３】
この状況下にあって、ＨＤＤの低消費電力化が重要な要件の１つとなってきている。
【０００４】
ディスク状記録媒体に対する磁気ヘッドの位置決め制御において、磁気ヘッドの制御には、ディスク上で所望のトラックに対して磁気ヘッドを移動させるためのシーク（ＳＥＥＫ）制御と、シーク後に磁気ヘッドを記録トラックに対して追従させるためのトラッキング（Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御が挙げられるが、このような制御を常に休みなく行っていたのでは、消費電力量（電力時間積）が嵩むので、ディスクアクセスを行う必要のないときには、ヘッドの退避により電力消費を抑えるための手段が講じられる。
【０００５】
例えば、ヘッドをローダー（ヘッドアームのローディングに必要な部材）へ退避させて電力が消費されないようにするための退避モード（あるいはＳＬＥＥＰモード）を用意して、不使用状態に対処する方法が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＨＤＤを、例えば、携帯型機器等に搭載して使用する場合に、消費電力の低減と、必要動作（読み書き動作等）への短時間での復帰とを両立させるための有効な方法等が、これまで提案されておらず、例えば、下記に示す点で問題がある。
【０００７】
一般に、ＨＤＤでは、高速化を目的としたアクセス時間の短縮化が必須要件とされているため、電源容量に関する制約を何ら考慮せずに、携帯型機器等への搭載を行う訳にはいかない。
【０００８】
また、スピンドルモータの回転を停止させるとともに、駆動源（ＶＣＭ）の制御も停止させ、アームをローダー（Ｌｏａｄｅｒ）に退避してしまう、所謂ＳＬＥＥＰモードへの遷移による電力削減法では、確かに不要な消費電力を削減できるが、この方法では、動作復帰に要する時間が、ＨＤＤの動作開始（Ｓｔａｒｔ　Ｕｐ）に要する時間とほぼ同程度となるため、アクセス時間（アクセスタイム）が大幅に増加してしまうといった問題（ユーザーの待ち時間が長くなる等）が残る。
【０００９】
従って、携帯型機器等のようにバッテリで駆動される場合には、限られた電源容量を有効に利用することが困難となったり、あるいは利便性を損う虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、ディスク情報処理装置において、省電力化と動作復帰時間の短縮化とを両立させることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、ヘッドを退避させることなく、シーク後のヘッド位置を維持する一時待機用の動作モードを設け、該モード時において、サーボ制御特性に係る応答性を低下させるための特性制御手段を備えたものである。
【００１２】
従って、本発明によれば、トルク外乱に対する応答感度を低下させて消費電力を低減するとともに、シーク後のヘッド位置を維持したままの状態からの動作復帰により、次の動作へと短時間に移行させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、ディスク状記録媒体（磁気ディスクや光学式ディスク等）を用いて情報の読み取りや書き込みを行う情報処理装置に関するものであり、ヘッド部やディスク状記録媒体のトラックに対するヘッドの位置決め機構と駆動源を含むサーボ系を備え、該サーボ系の制御において、省電力化を実現することを目的とする。
【００１４】
ＨＤＤの場合には、磁気ディスクの回転駆動用に設けられるスピンドルモータや、ヘッドのアクチュエータを構成するＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等、比較的消費電力が大きい機構要素が主要部品として装置に組み込まれているため、このことが低消費電力化に支障を来たす原因となるが、本発明では、アクセス時間について比較的余裕のある機器に搭載されて用いられるＨＤＤのように、高速アクセス性を優先する必要のない場合において、ＶＣＭのサーボ特性に係る応答性を、特定の動作モード時に制御することで低消費電力化を実現するものである。
【００１５】
従って、携帯型機器のように、バッテリで駆動される場合において、本発明を適用することが好ましいが、これに限らず、省電力化を必要とする各種機器への適用が可能である。即ち、ディスク状記録媒体に対する高速なアクセス性能が常に要求されない装置であれば、携帯型機器に限らず、幅広い適用が可能である（例えば、本発明に係る電力低減方法を用いた動作モードを、ユーザーが任意に指定したり、選択することができるようにした装置等。）。
【００１６】
図１は、本発明に係るディスク情報処理装置１の基本構成例について概念的に示すものであり、例えば、磁気ディスク（ハードディスク等）のドライブ装置に適用することができる。
【００１７】
ディスク情報処理装置１は、ディスク状記録媒体２から情報を読み取り（あるいは読み出し）又はディスク状記録媒体２に対して情報を記録するためのヘッド部３を備えている。例えば、ディスク状記録媒体としては、磁気ディスクや、光ディスク、光磁気ディスク、相変化型ディスク等が挙げられる。
【００１８】
ヘッド部３については、ディスク状記録媒体２に対するシーク（ＳＥＥＫ）動作によりヘッドを移動させて所望の位置に位置決めするための機構が設けられている。例えば、ＨＤＤでは、ヘッド（磁気ヘッド）４の支持アーム５を含む回動機構と、駆動源６としてＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）が設けられる。つまり、ディスク状記録媒体２上のトラックに対するヘッド４の位置決め機構と駆動源６を含むサーボ系を備えている。
【００１９】
ヘッド部３の制御系は、コマンド処理及び設定部７と、ヘッドシーク系の制御手段８を備えている。
【００２０】
コマンド処理及び設定部７は、図示しない上位の指令手段（ホスト装置等）からのコマンドを受けとり、その指令内容に従って制御手段８に信号を送出する。
【００２１】
制御手段８は、加速部及び減速部、あるいは、加速部、定速部、減速部を含む速度指令プロファイルを生成し、これを制御指令としてヘッドシーク系の制御を行うものであり、指令値生成部９とサーボ制御部１０を備えている。
【００２２】
指令値生成部９は、加速度、速度、位置等の指令プロファイルを生成するものであり、その出力はサーボ制御部１０に送られる。
【００２３】
サーボ制御部１０は、駆動源６に対する駆動回路（ドライバー）や、ローパスフィルタ等を含んでおり、制御対象に依存した構成をもつ部分である。尚、ＨＤＤの場合には、出力信号がＶＣＭに供給されることで、ヘッドアームを含む回動機構の駆動制御が行われる。つまり、駆動源６を含むモータ系で発生される駆動力を利用して、ディスク状記録媒体２に対するヘッド４の位置決めが行われる。尚、図示は省略するが、ディスク状記録媒体２を回転させる駆動手段等が設けられていることは勿論である。また、本発明は、磁気ディスクに限らず、例えば、光学ヘッド（あるいは光学ピックアップ）を用いたドライブ装置への適用が可能であり、その場合には、サーボ制御部１０により、光学ヘッドを搭載した移動ベース（スライドベース）の位置制御が行われる。
【００２４】
図２は、ＨＤＤとそのホスト装置（コンピュータ等）を含む情報処理システムの構成例１１を概略的に示す図である。
【００２５】
ＨＤＤ１２には、磁気記録媒体（磁気ディスク）１３の回転手段１４が設けられており、駆動源１５としてモータが用いられる。また、磁気記録媒体１３へのデータの書き込みや読み出しを行うためのヘッド部１６及びその駆動機構１７が設けられており、駆動源１８としてモータ（ＶＣＭ）が使用される。
【００２６】
駆動源１５、１８に係る駆動制御については、サーボコントロール部１９からの制御信号に従って行われる。
【００２７】
ヘッド部１６との間でデータの受け渡しを行う信号処理手段２０として、データチャンネル部２１及びディスクコントロール部２２が設けられている。
【００２８】
データチャンネル部２１は、磁気記録媒体１３に対して情報信号を書き込むために記録符号化処理を行い、処理結果に対して記録再生系の特性に適したデジタルビット系列への変換を行うものである。また、再生時には、磁気記録媒体１３から読み出された再生信号に対して、記録時の変換とは逆の変換を行うとともに、エラー検出及びエラー訂正処理を行う。
【００２９】
ディスクコントロール部２２は、磁気記録媒体１３に係るデータ管理を行うために設けられており、データチャンネル部２１との間でデータや必要情報の受け渡しを行ったり、あるいは、サーボコントロール部１９との間で磁気ディスクの回転制御やヘッドのシーク動作等に必要な情報を互いに伝送し合う。尚、ディスクコントロール部２２及びサーボコントロール部１９は、前記した制御手段８を構成している。
【００３０】
記憶部２３には、データを一時的に記憶するために設けられたバッファメモリが含まれる。
【００３１】
ホスト装置とのインターフェース部（以下、「Ｉ／Ｆ部」と記す。）２４については、例えば、コンピュータ機器等に接続する場合において、ＳＣＳＩ（ｓｍａｌｌ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）コントローラ、あるいはＩＤＥ（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｄｒｉｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）コントローラ等を用いて構成される。
【００３２】
ホスト装置２５からのコマンド（ｃｏｍｍａｎｄ）がＩ／Ｆ部２４を介してＨＤＤ１２に送出され、また、ホスト装置２５とＩ／Ｆ部２４との間でデータやパラメータ等の受け渡しが行われる。例えば、ホスト装置２５から発行されるコマンドをＩ／Ｆ部２４が受けると、当該コマンドの指示内容がディスクコントロール部２２に伝達される。
【００３３】
尚、ホスト装置について、図２には、制御中枢としてのＣＰＵ（中央処理装置）２６と、記憶部２７（管理用情報等を含むシステムデータを記憶するためのシステムメモリ等）だけを示している（つまり、それら以外の構成形態の如何は問わない。）。
【００３４】
磁気記録媒体１３の記録面には、複数のトラックが同心円状に形成されており、各トラックについてはそれぞれ固定長の複数のセクタに分割されている。そして、各トラックには磁気ディスクの最外周から最内周に向かう方向に沿ってトラックの識別番号（０から始まるトラック番号）が付与されている。
【００３５】
ハードディスクでは、論理アドレスがディスク外周から内周へと連続的に割り当てられて配置されており、時系列データについては、ディスク外周側のトラックから内周側のトラックへと順次に記録される。
【００３６】
また、ＨＤＤでは、ディスクへのアクセス速度を優先して、ＣＡＶ（ＣｏｎｓｔａｎｔＡｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式が採用されている。最近では、さらに記録容量の大容量化を図るために、ディスクの外周から内周に向かって記録域を複数のゾーンに分け、ゾーン毎に１トラック当たりのセクタ数を変える方法、つまり、１トラック当たりのセクタ数が、ディスクの外周に向かうほど多くなるようにし、記録周波数を可変制御して、効率良くデータを詰め込む方式（所謂ゾーンビットレコーディング）が採用されている。
【００３７】
次に、ＨＤＤにおけるデータの読み出しや書き込みの動作について簡単に説明する。尚、以下の例では、ディスク状記録媒体上で、ファイルを管理するためのフォーマットとしてＭＳ−ＤＯＳ（マイクロソフト社の商標）互換ＦＡＴ（ＦｉｌｅＡｌｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｔａｂｌｅ）ファイルシステムを使って説明する（本発明の適用において、ファイルシステムの如何には依存しないので、各種フォーマットへの対応が可能であることは勿論である。）。
【００３８】
図３は、ＦＡＴファイルシステムの構成（ディスク・レイアウト）を簡略化して例示したものである。
【００３９】
システムエリアは３種類のエリアで構成されており、ブートデータエリアには、ディスクの構造を定義するデータが格納されている。
【００４０】
そして、ＦＡＴエリアには、クラスタの状態を示す情報が記録され、例えば、１６ビットＦＡＴにおける設定値（１６進表示）の意味は下記の通りである。
【００４１】
・「００００ｈ」＝対応するクラスタが「空き」状態であることを示す
・「０００２ｈ〜ＦＦＦ６ｈ」＝対応するクラスタが「割り当て済み」の状態であることを示す（値は次に続くクラスタ番号を意味する。）
・「ＦＦＦ７ｈ」＝「欠陥クラスタ」であることを示す
・「ＦＦＦ８ｈ〜ＦＦＦＦｈ」＝対応するクラスタが「割り当て済み」の状態であることを示す（値はファイル末端（ＥＯＦ）を意味する。）。
【００４２】
また、ディレクトリエリアにはファイル管理情報が記録されている。さらにデータエリア内にもディレクトリエリアを構成することが可能である。尚、ディレクトリエントリの構造については、ファイル名（ベース名）、拡張子、属性、予約領域、記録時刻、記録日時、クラスタ番号、ファイル長が含まれる。
【００４３】
「セクタ」はデータを記録する最小単位であり（通常５１２バイトに設定されている。）、本例に示すディスクオペレーティングシステム（ＤＯＳ）では、「論理セクタ」と「クラスタ」という二つの記録単位を使ってＨＤＤを管理している。尚、論理セクタ番号については、ドライブの先頭を０セクタとした連続番号で表わされ、論理セクタ番号と、物理アドレス（面番号、トラック番号、セクタ番号）の関係を、数式で示すと下記のようになる。
【００４４】
「論理セクタ番号＝１トラック当たりのセクタ数×（面番号＋面の数×トラック番号）＋セクタ番号−１」
他方、クラスタについては、複数の論理セクタから成り、ＦＡＴ（Ｆｉｌｅ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｔａｂｌｅ）でファイル位置を指定する単位である。クラスタの大きさは、論理セクタの２のべき乗（＝２＾ｎ＝１，２，４，８，１６，…）個でなければいけない。尚、クラスタ番号に関しては、ファイル領域の先頭を「２」とする連続番号で表わす。
【００４５】
データエリアには、クラスタ単位で、ファイルのデータ本体やサブディレクトリの情報が分割されて記録されるので、ファイルの最小サイズは１クラスタとなる。
【００４６】
ファイルアクセスの手順を簡単に説明すると、以下のようになる。
【００４７】
先ず、ファイル読み出しの基本的な流れを下記に示す。
【００４８】
（１）実行ファイル名を指定する
（２）指定されたディレクトリのファイル名を検索（ディレクトリサーチ）する
（３）ファイルが見つかると先頭ＦＡＴの指定値に従い、ＦＡＴをアクセスする
（４）ＦＡＴの値を確認し、ＥＯＦ（エンド・オブ・ファイル）でなければ、１クラスタサイズ分のファイルを読み込んでから次の指定ＦＡＴの位置へとヘッドを移動させる
（５）ＥＯＦに到達するまでの間、（４）の処理を繰り返し、ＦＡＴ位置がＥＯＦになるとファイル読み込みが終了する。
【００４９】
図３を使って具体的に説明すると、対象となる「Ｆｉｌｅ１」について、ディレクトリエリア内のファイル情報で、第一クラスタのＦＡＴが「１２３４ｈ」であると分かるので、先ずは、ＦＡＴアドレス１２３４ｈの値を見る。そこには「１２３５ｈ」が入っており、よって、データが継続している事が分かる。次に連結するＦＡＴアドレス位置は、ＦＡＴアドレス「１２３５ｈ」の格納値を見れば良い（本例では、「１２３６ｈ」である。）。以下、同様にして処理を行っていくと、ＦＡＴアドレス「１２４０ｈ」に達する。そのアドレスの示す場所には、データ値としてＥＯＦが入っているので、ここがファイル（「Ｆｉｌｅ１」）の最終位置である。
【００５０】
ファイルの書込み手順については、先ず、ファイルの書込み位置を検出するために、ＦＡＴエリアを先頭番地から順番に探索する（空き領域の探索）。つまり、空きクラスタを示す値「００００ｈ」を、先頭のクラスタからサーチしていき、最初に検出されたアドレスが書込み位置情報となる。そして、さらにこの探索を継続していくことで、順次に書込み動作が行われる（尚、上記したファイル読み出しとの違いは、書き込んだファイルを後で探せるように、ＦＡＴエリアに割り当て済みクラスタの連鎖を記録して管理する必要があること等である。）。
【００５１】
上記のＦＡＴファイルシステムを利用すれば、例えば、映像情報や音声情報に係るストリームデータをディスクに記録した場合でも、任意の時間長のデータをファイル化して、ディレクトリエリアにファイル登録を行うことで、当該ファイルの先頭位置を検索することが可能である。また、ＦＡＴエリアに記録されている連結アドレス情報（上記「０００２ｈ〜ＦＦＦ６ｈ」）に基いてデータを再生することができる。このように、ＦＡＴシステムを使っても、ストリームデータの記録や再生が可能である。
【００５２】
オペレーティングシステム等のシステム部分がロードされた後、ホスト装置２５内の記憶部２７を構成するシステムメモリ領域には、ディスク上のシステムエリア（ＦＡＴ、ディレクトリ）のデータが読み出されて、書き込まれる。これは、コマンドの発行時に必要な管理用情報等を事前に取得しておくためであり、例えば、ホスト装置２５は、ファイルの読み出し命令を発行する際に、ディレクトリのＦＡＴエントリ番号（ファイルの先頭クラスタアドレス）と転送長をパラメータとしてＨＤＤ１２に送信する。このように、読み書き制御については、ホスト装置２５がＦＡＴとディレクトリの情報を基に行っている。
【００５３】
ＨＤＤに関しては、今後さらに高密度化が進み、それに伴って、磁気ディスクのトラックピッチが益々狭くなって行く傾向にある。従って、シーク動作及びトラッキング動作共にサーボ制御の広帯域化が必要とされる。
【００５４】
このことは、ＶＣＭに入る様々な外乱に対する高い抑圧能力を要求されることを意味し、ＶＣＭの消費電力が増大することにも繋がる。
【００５５】
一方、ＨＤＤの使用環境として携帯型機器等への用途が益々増えてくると、ＶＣＭの動作に対しても低消費電力化が重要な要件となってくる。
【００５６】
ＶＣＭの動作モードについては、例えば、以下に示すモードが挙げられる。
【００５７】
ａ）退避（あるいはＳＬＥＥＰ）モード
ヘッドの退避（ヘッドを所定の退避位置に移動させること）により、消費電力の無駄を削減するためのモードである。ＨＤＤでは、高密度化につれてヘッドの浮上量が益々小さくなるのに伴い、従来のＣＳＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｓｔａｒｔ　Ｓｔｏｐ）方式から、ランプロード（ＲａｍｐＬｏａｄ）方式（「Ｒａｍｐ」は、ローダーの機械的な形状に由来し、該ローダーの構造において一様な勾配を有する。）の採用が一般的になって来ている。従って、本モード時には、ヘッド部のローダーへの退避により、電力を消費しない。
【００５８】
ｂ）待機（あるいはアイドリング：Ｉｄｌｉｎｇ）モード
上記退避モードのようにヘッドを退避させることなく、サーボ系の制御においてシーク後のヘッド位置を維持するための一時待機用の動作モードである。本モードは、記録媒体上の、対象トラックからヘッドが外れないように、単にトラッキングを行っているモードであり、ＶＣＭの制御に対して影響を及ぼす各種外乱を抑圧制御している。この為、ＶＣＭには外乱の大小に応じた電流が流れる。尚、本モードでのＶＣＭ電流については、特別に大きい訳ではないが、このモードの継続時間は比較的長いので、バッテリの寿命を左右する電力積［Ｗ・Ｈ］上での負担は大きい。
【００５９】
尚、ここで、「電力積」（あるいは電力時間積）とは、単位時間でのエネルギー消費を示す消費電力Ｗ（［ジュール／時間］の次元を持つ）に時間を掛けた量（［ジュール］の次元を持つ）であり、以下、「ＷＨ」で表す。例えば、バッテリの寿命については、トータルの消費エネルギー［単位：ジュール］でその大きさが表現され、これは「消費電力Ｗ　×　時間」に相当する。
【００６０】
ｃ）退避モードと待機モードとの間での遷移（モード）
これは両モード間で遷移（あるいは移行）する場合の動作モードである。例えば、「ＲａｍｐＬｏａｄ」方式の場合、ＶＣＭに電流を流す必要があり、ヘッドのアンロード（ｕｎｌｏａｄ）時には、ある程度の電力を消費する。
【００６１】
ｄ）シーク（ＳＥＥＫ）モード
記録媒体上の、あるトラックから他のトラックにヘッド移動を行う場合のモードであり、ＶＣＭの加速時又は減速時において、最も多くの電流が流れる。但し、一般には、シーク継続時間は数十ミリ秒以下であるため、電流値の大きさ程には消費される電力積は大きくない。尚、シークモード時の電力積低減方法としては、例えば、シーク速度の可変設定に応じて速度プロファイルを生成すること（意図的にシーク時間をひき延ばすこと）で省電力化を図る方法等が挙げられる。
【００６２】
ｅ）Ｒ／Ｗモード
データの読み出し（Ｒｅａｄ）又は書き込み（Ｗｒｉｔｅ）を行うモードである。ＶＣＭの消費電力としては待機モード時の消費電力と殆ど同じである。
【００６３】
図４には各モード間での遷移図を示す。
【００６４】
例えば、ＨＤＤにおいて、スタンバイ・モード（モータの未起動状態）と、下記に示す２つのアイドリング・モードが用意されている場合には、第二のモードが上記の待機モードに相当する。
【００６５】
・第一のアイドリング・モード＝モータが起動された状態で、ヘッドが退避されているモード
・第二のアイドリング・モード＝モータが起動された状態で、ヘッドがロードされてトラッキングされているモード。
【００６６】
上記の待機モードや、Ｒ／Ｗモード時等において問題となるのは、ＶＣＭへの様々な外乱であり、これらの外乱をトルク換算で見た場合に、主なものとして、下記に示す外乱が挙げられる。
【００６７】
・電気外乱（以下、「ＤＴｅ」と記す。）
電源や各種電気素子からのノイズをＶＣＭトルクに換算した外乱。
【００６８】
・スピンドルモータ回転同期外乱（以下、「ＤＴｒｒｏ」と記す。）
磁気ディスクの回転中心と、同心円状トラック（Ｔｒａｃｋ）の幾何学的中心との偏差、及びトラックの幾何学的偏差に基づく外乱（幾何外乱）を、ＶＣＭトルクに換算したもので、その周波数はスピンドルモータ回転数（これを「Ｆｚ」と記す。）と同じである。
【００６９】
・人的外乱（以下、「ＤＴｍｂ」と記す。）
例えば、ＨＤＤが搭載された携帯機器等を持ち歩く場合に、人の動作（歩行等）に伴って発生する外乱。一般にその周波数成分は低いがトルク外乱としては、かなり大きくなる場合がある。サーボ特性上、低域のゲインは大きいので補償能力が高く、電力積に関して高負担な成分である。
【００７０】
・スピンドルモータ回転非同期外乱（以下、「ＤＴｎｒｒｏ」と記す。）
上記した回転同期性の外乱「ＤＴｒｒｏ」以外の外乱。尚、分類の仕方によっては、上記ＤＴｅやＤＴｍｂをここに含めても構わない。
【００７１】
この様にＶＣＭへのトルク外乱については、「ＤＴｒｒｏ」と「ＤＴｎｒｒｏ」の２種類に大別することができる。そして、ＶＣＭを含むサーボ系では、待機モード、シークモード、Ｒ／Ｗモード時に、これら外乱を圧縮すべく電流を流して補償している。
【００７２】
高速なアクセス性が重要な要件の一つとなっている機器、例えば、コンピュータ機器に搭載されるＨＤＤ（ＰＣ用ＨＤＤ）とは異なり、携帯用途等のＨＤＤでは、データの読み書きを開始する迄に、ある程度の時間的な余裕が存在する場合が多い。
【００７３】
そこで、ＶＣＭを含むサーボ系に関して、サーボ制御特性に対し待機（Ｉｄｌｉｎｇ）モード時における、サーボ周波数特性（Ｆ特）を支障が無い範囲で大幅に低減することにより、ＶＣＭトルク外乱に無反応化させた場合に、ＶＣＭ消費電力を低減することが可能となる。つまり、本発明では、待機モード時における電力積低減方法を提案するものであり、当該モード中のサーボ特性について応答性を意図的に落とす（低減させる）ことで、ＶＣＭに係る消費電力の大幅な低減が可能である。
【００７４】
図５は、サーボ応答制御についての概念的な説明図であり、図の横方向に示す矢印「ｔ」が時間経過の方向を示し、縦方向の矢印が応答性に係る方向を示している（矢印の向きが応答性の高い方向を示す。）。
【００７５】
図中に示す各記号の意味は下記の通りである。
【００７６】
・「Ｔｉｄｌ」＝待機モード中の期間
・「Ｔｗｈ」＝サーボ制御特性に係る応答性を低下させている制御モード（以下、「電力積低減モード」という。）を示す期間
・「Ｔａ」＝「Ｔｉｄｌ」から「Ｔｗｈ」への移行期間
・「Ｔｂ」＝「Ｔｗｈ」から「Ｔｉｄｌ」への移行期間。
【００７７】
待機モード時に、サーボ制御特性に係る応答性（時定数、応答周波数、サーボパラメータ等）を低下させることにより、トルク外乱に対する感度を低下させて消費電力を低減することができるが、移行期間「Ｔａ」、「Ｔｂ」において応答性を変える場合には、図５のように連続的に行う方法には限定されない。
【００７８】
つまり、ＶＣＭを含むサーボ系について、サーボ制御特性の変更方法（応答性の低下や上昇（回復）の両方を含む。）としては以下の方法が挙げられる。
【００７９】
（Ａ）段階的な変更方法
（Ｂ）連続的な変更方法
（Ｃ）（Ａ）と（Ｂ）を併用した方法。
【００８０】
先ず、方法（Ａ）は、応答性について、複数の段階に亘って変更する方法であり、例えば、上記移行期間「Ｔａ」では、サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータが段階的に低減され、また、上記移行期間「Ｔｂ」では、サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータが段階的に高くなっていくことで、応答性を回復させる。
【００８１】
この方法には、最も簡単な２段階での変更が含まれる。即ち、これは、あるタイミングをもって一挙に応答周波数やサーボパラメータを切り替える方法である。尚、「あるタイミング」に関して、そのトリガー要因の如何は問わない。例えば、ユーザー操作に基いてコマンドを発行する方法においては、当該コマンドをＨＤＤが受けた時点から特性が変更される。あるいは、ＨＤＤが、予め決められている条件（例えば、一定時間内に、シークや読み書きが行われない場合等。）との照合結果に基づき、自動的に特性変更のタイミングを判断する方法では、該ＨＤＤ自身のもつ判断機能により、変更タイミングが決定される。
【００８２】
切替前後における周波数特性（Ｆ特）については、互いの周波数間でスケーリング関係にあることが好ましい。これは、切替の前後で全く相関の無い別々のパラメータを持つのでなく、一方から他方を容易に演算して導出できるようにした方が、特性上も、またパラメータ管理の面やシステム構成上でも便利であって、簡素化に適するからである。
【００８３】
尚、ここで、「スケーリング（周波数スケーリング）」とは、制御則の如何に関わりなく、変更前後で各々のサーボ周波数特性（ゲイン及び位相）の形が、周波数に関係なく同じになることを意味する。ＨＤＤのＶＣＭ制御則としては様々なものが採用されており、例えば、ＰＩＤ（Ｐ：比例、Ｉ：積分、Ｄ：微分）制御、最適制御、オブザーバー（ｏｂｓｅｒｖｅｒ）制御、その他（Ｈ無限大制御等）、あるいはこれらを組み合わせた制御等が挙げられる。サーボ周波数特性の変更前後での周波数スケーリングは、サーボパラメータ管理上やサーボパラメータ演算上において、大変便利で実際的ではあるが、場合によっては、特性変更の前後で必要に応じて異なる特性（スケーリング関係にない特性）を採用しても構わないことは勿論である。
【００８４】
サーボパラメータ等の切替による遷移状態では、ＶＣＭについて過渡応答による挙動の変動（所謂、サーボの暴れ）を起こす虞があり、その結果、各種の不都合が発生する虞があるので、そのような場合の対処方法について考慮する必要があるときには、３以上の複数段階に分けてサーボパラメータ等を切り替える方法が有効である。この場合、例えば、ヘッドの位置が許容範囲内に収まるか否かや、切替前後における駆動電流（ＶＣＭ電流等）の変化を指針として、段階数や各段階の幅、切替時間等を決定することが好ましい。つまり、ヘッド位置の変動は、ヘッドアームと周辺部品との衝突や干渉等を引き起こす原因となり、また、駆動電流の増大は、所期の目的（電力積低減）に反する結果を招くので、これらに注意して切替条件を設定する必要がある。
【００８５】
上記方法（Ｂ）は、応答性について連続的に変更する方法である。例えば、上記移行期間「Ｔａ」では、サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータが連続的に低減され、また、上記移行期間「Ｔｂ」では、サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータの値を連続的に高くしていくことで、応答性を回復させる。
【００８６】
この方法では、あるタイミングをもってサーボパラメータ等の値を徐々に変更して別の値に変更していくに際して、これを直線的な変化（一次関数に従う線形変化）として指定する方法と、曲線的な変化として指定する方法が挙げられる。また、電力積低減モードの指定又は該モードへの移行コマンドの発行時等において、予め決められている連続関数に従って応答性を変更する方法と、何らかの入手情報、例えば、サーボ系の状態を関する情報（サーボエラー信号等）を監視しながら、状況に応じて応答性を変更する方法等が挙げられる（この場合に、サーボ系の状態如何によっては、応答性を変更しないという制御も含まれる。）。
【００８７】
尚、本方法においても、特性変更時における各瞬間でのサーボパラメータについては、変更開始前のサーボパラメータを周波数軸上でスケ―リング関係にしておくのが便利である。また、応答性に係る変更後におけるヘッド位置の変動や、変更前後における駆動電流の変化を指針として、応答周波数等を変化させることが好ましい。
【００８８】
方法（Ｃ）については、例えば、状況に応じて方法（Ａ）と（Ｂ）とを使い分ける方法と、両方法を時間的な区分に応じて使い分ける方法が挙げられる。例えば、後者の例としては、応答性を下げる場合に方法（Ａ）を用い、応答性を上げる場合に方法（Ｂ）を用いる方法、あるいは、応答性を下げる（又は上げる）場合において、ある区間では方法（Ａ）を用い、別の区間では方法（Ｂ）を用いる方法等、実情に応じて各種の形態を採用することが可能である。
【００８９】
ＨＤＤのヘッド制御系については、例えば、シーク速度制御系とトラッキング位置制御系が挙げられ、各種の制御則を採用した構成形態が知られている。
【００９０】
近年では、記録媒体の高密度化に伴い、トラックピッチ（Ｔｐ）については、０．１μｍ（ミクロン）を切る勢いである。また、スピンドルモータ軸にディスクを固定した後に、ＳＴＷ（Ｓｅｒｖｏ　Ｔｒａｃｋ　Ｗｒｉｔｅｒ）を用いて、サーボフォーマットを書き込む従来の方式から、マスタリング技術や半導体製造技術を用いてサーボフォーマットを刻印したスタンパを作り、射出成形や磁気転写にてメディアを製造する方式（プリエンボス方式）の研究開発が進められている。
【００９１】
記録媒体上のサーボフォーマットパターンから見た場合、ＶＣＭへの外乱（ＤＴｒｒｏ）の大きさに係る尺度を表現する用語として、従来のＳＴＷ方式を「自己録」と呼び、プリエンボス方式（あるいはＰＥＲＭ方式）を「他己録」と呼んで区別している。尚、他己録の外乱ＤＴｒｒｏについては、最大で自己録の凡そ５０倍にもなってしまう場合もある。
【００９２】
以上の状況も考慮して、ＶＣＭの制御では、例えば、以下に示す制御則が検討されて採用されている。
【００９３】
（ａ）ＰＩＤ制御則、ＤＴｒｒｏ圧縮制御及びフィードフォワード（Ｆｅｅｄ　Ｆｏｒｗａｒｄ）制御の組み合わせ
（ｂ）オブザーバー制御則、ＤＴｒｒｏ圧縮制御及びフィードフォワード制御の組み合わせ
（ｃ）Ｈ無限大制御則、ＤＴｒｒｏ圧縮制御及びフィードフォワード制御の組み合わせ。
【００９４】
尚、ここで「ＤＴｒｒｏ圧縮制御」とは、ノッチフィルタ（Ｎｏｔｃｈ　Ｆｉｌｔｅｒ）の一種を用いた制御であり、その機能が的確に発揮された場合には、外乱ＤＴｒｒｏに対してこれをキャンセルする様にＶＣＭが駆動される。その結果として、ヘッドによる正確なトラッキングが可能となる。但し、これはＤＴｒｒｏに対応する電流をＶＣＭに流すことで実現されるため、消費電力上での負担は重い。
【００９５】
本発明は、制御則自体に関するものではなく、また、本発明の適用に関する限りにおいて、制御則の如何を問わないが、以後の説明では、便宜上、（ａ）の構成形態をとり上げて、ＶＣＭに係る電力積低減効果について検討する（尚、これ以外の制御則を採用した場合であっても、以下に示す考え方をそのまま適用できることは勿論である。）。
【００９６】
以下では、ＰＩＤ制御則を採用した場合におけるＶＣＭの消費電力について、シミュレーション結果を用いて説明する。尚、図示したシミュレーション結果については、ＶＣＭのモデル定数としてある試作ＶＣＭを採用したので、結果の絶対値自体にあまり意味は無く、本例を適用した場合における結果との差異（あるいは比率）にのみ意味がある。また、ＤＴｒｒｏ圧縮制御モデル（Ｎｏｔｃｈ　Ｆｉｌｔｅｒ法を採用したモデル）まではシミュレーションに含めていないが、このことは、より厳しく評価するためのシミュレーション結果となっている（つまり、ＤＴｒｒｏ圧縮制御による改善効果はないものとしている。）。
【００９７】
先ず、シミュレーションモデルについて図６、図７に従って説明する。尚、図６は、ＶＣＭ部に係るＰＩＤ制御系（上記サーボ制御部１０に含まれる。）のモデルについてブロック図を示し、図７はＶＣＭ部自身のモデルのブロック図を示したものである。これらのモデルではＶＣＭについて電流制御ドライブ方式とされ、ＶＣＭモデルの要部については「１／Ｓ^２」（Ｓ：ラプラス変数）と簡略化している。
【００９８】
図６に示す構成例において、「Θｒｅｆ」は指令値を示し、これは加算器２８に正入力として供給されるとともに、微分器（時間ｔによる１階の微分要素であり、図には、「ｄ／ｄｔ」で示す。）２９に供給される。
【００９９】
加算器２８には、後述するＶＣＭ部（３８）の出力（Θ）が負入力（逆相入力）として供給され、該加算器の出力は係数「Ｋｉ」の乗数器３０を介して加算器３４への正入力（正相入力）とされる。尚、「加算器」による演算には加算のみならず、減算（負値の加算）を含むものとし、加算の場合には、２入力としてそれぞれに「＋」を付すこととし、減算の場合には、一方の入力として「＋」、他方の入力として「−」を付すことにより区別することにする（このことは、以下に示す加算器において同じである。）。例えば、加算器２８の出力は、「Θｒｅｆ−Θ」である。
【０１００】
微分器２９の出力は、加算器３１の正入力として該加算器に供給される。この加算器には、ＶＣＭ部（３８）の速度出力（「Θ」の上にドット「・」を付して示す。）が負入力として供給される。そして、加算器３１の出力については、係数「Ｋｐ」の乗数器３２を介して加算器３４への正入力とされるとともに、係数「Ｋｄ」の乗数器３３を介して加算器３６への正入力とされる。
【０１０１】
加算器３４の出力は、乗数器３０、３２の各出力の和（算術和）として得られ、後段の積分器（時間による１階の積分要素であり、図には、「１／Ｓ」で示す。）３５に送られる。そして、積分器３５の出力は、加算器３６への正入力として該加算器に供給される。
【０１０２】
加算器３６の出力は、所定係数（規格化ゲイン）の乗数器３７を経て、ＶＣＭ部３８への入力（Ｖｉｎ）として送られる。
【０１０３】
尚、「Ｋｐ」、「Ｋｉ」、「Ｋｄ」がＰＩＤパラメータをそれぞれ示し（後述の［数１］乃至［数４］式参照。）、「Ｋｐ」が比例制御、「Ｋｉ」が積分制御、「Ｋｄ」が微分制御に係るそれぞれのパラメータである。
【０１０４】
図７に示すＶＣＭ部３８の構成例において、「Ｖｉｎ１」で示す入力については、加算器３９に正入力として供給され、該加算器には、係数「Ｋｔ」の乗数器４０の出力が負入力として供給される。尚、「Ｋｔ」は、ＶＣＭに係るモータトルク係数に相当する。
【０１０５】
加算器３９の出力（減算結果）は、係数「Ｋ」の乗数器４１を経て切替部「ＳＷ」に送られる。この「Ｋ」はＶＣＭのイナーシャ（慣性モーメント）に対応するゲイン（イナーシャの逆数）を示す。
【０１０６】
「Ｖｉｎ２」で示す入力については、係数「１」の乗数器４２を経て切替部「ＳＷ」に送られる。
【０１０７】
切替部「ＳＷ」は、乗数器４１、４２から送られてくる各出力のうち、一方を選択して、係数「Ｋｔ」の乗数器４３に送る。そして、乗数器４３の出力は、加算器４４への正入力として供給される。加算器４４には、係数「Ｄｍ」の乗数器４８の出力が負入力として供給されるようになっており、加算器４４の出力（減算結果）は、係数「Ｋ」の乗数器４５に送られる。尚、「Ｄｍ」は、ＶＣＭに係る軸の粘性係数に相当する（速度に比例して粘性トルクが発生するため。）。
【０１０８】
乗数器４５の出力は、「１／Ｓ」で示す積分要素４６、４７をこの順に経て出力「Θ」となる。つまり、直列接続とされた積分要素４６、４７が理想的なＶＣＭ「１／Ｓ^２」に相当している。
【０１０９】
積分要素４６と４７との間から得られる速度出力（Θの上に「・」を付して示す。）は、係数「Ｋｔ」の乗数器４０を介して加算器３９への負入力して送られるとともに、係数「Ｄｍ」の乗数器４８を介して加算器４４への負入力として送られる。
【０１１０】
尚、切替部「ＳＷ」において選択された信号については、「ＩｍＯｕｔ」から取り出すことができるので、例えば、図６に示すＶＣＭ部の「Ｖｉｎ」として、「Ｖｉｎ２」が接続されている場合には、切替部「ＳＷ」で乗数器４２の出力を選べば、これをそのまま「ＩｍＯｕｔ」から取得できる。
【０１１１】
図６に示したＰＩＤパラメータ（Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ）の設計法については、一例として、図８に示すようにＳ平面上の円周上に３個の極を配する極配置法を採用することにする。
【０１１２】
本例では、極の１つが実軸（負軸）上にあり、他の２つが極角「φ」をもって実軸に関して対称に配置されている。
【０１１３】
ＶＣＭ（モータ部）に関して、「１／Ｓ^２」に規格化した場合に、ＰＩＤ制御系のオープン特性に係る伝達関数（これを、「Ｇ_ｏｐ（Ｓ）」と記す。）は、下式の通りである。
【０１１４】
【数１】

【０１１５】
極方程式（あるいは特性方程式）「１＋Ｇ_ｏｐ（Ｓ）＝０」から次式が得られる。
【０１１６】
【数２】

【０１１７】
図示のように、Ｓ平面上で、半径「Ｆ１」の円周上に３個の極を配置した場合、下式のようになる。
【０１１８】
【数３】

【０１１９】
尚、ここで、Ｆ１（単位：Ｈｚ）は、系の時定数に対応する応答周波数を示す。また、「Ｃφ」は極角φの余弦関数（ｃｏｓφ）を示す。
【０１２０】
［数２］式と、［数３］式との比較から、下式を得る。
【０１２１】
【数４】

【０１２２】
各係数（Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ）は、φを一定とした場合にＦ１のみの関数である。
【０１２３】
例えば、Ｆ１＝１０００［Ｈｚ］、φ＝０［度］を指定した場合には、指数表示で、「Ｋｄ＝３×１０＾（＋３）、Ｋｐ＝３×１０＾（＋６）、Ｋｉ＝１０＾（＋９）」である（「＾」は累乗を示す。）。そのボーデ線図を示したものが図９（上方に振幅特性、下方に位相特性を示す。）であり、０ｄＢ（デシベル）カットオフ周波数が約５００Ｈｚ、位相余裕はほぼ６０度である。
【０１２４】
上記の方法を用いて、ＰＩＤパラメータを決定してサーボ系を設計する場合において、下記のシミュレーション条件を想定する。
【０１２５】
・ＲＲＯ成分（スピンドルモータの回転に伴う同期性の成分）がトラックピッチ（Ｔｐ）換算で、該ピッチの１００倍、「１００・Ｔｐ」ｐ−ｐ（Ｐｅｅｋ　ｔｏ　Ｐｅｅｋ）相当存在すること
・ＲＲＯ成分については、歪なしの正弦波（ｓｉｎ波）とされ、その周波数はスピンドルモータ回転周波数（Ｆｚ＝７５Ｈｚ）に等しいこと。また、モデルのブロック図では等価的にＶＣＭの位置指令として入力すること。
【０１２６】
・ＰＩＤ制御系の周波数特性（Ｆ特）については、Ｆ１＝１０００［Ｈｚ］、０ｄＢカットオフ周波数は５００［Ｈｚ］であり、位相余裕が６０［度］（図９参照）であること。
【０１２７】
図１０は、ＰＩＤ制御系がこの外乱に対して忠実に追従している状況下（所謂、Ｊｕｓｔトラッキングの状態）でのＶＣＭ電流値（時間的変化）を例示したものであり、この場合、約３０［ｍＡ］ｐ−ｐの電流が流れていることが分かる。
【０１２８】
前記したように、本発明のＨＤＤへの適用においては、待機モード時に、サーボ制御系のＦ特を低減して、ＲＲＯ外乱とＮＲＲＯ外乱両方に対してＶＣＭの応答感度を低減することで、該モード時に流れるＶＣＭ電流を小さくし、ＶＣＭの消費電力を低減するものである。
【０１２９】
そのための方法として、例えば、前記した方法（Ａ）に属する、下記の（Ａ１）、（Ａ２）と、前記した方法（Ｂ）が挙げられる。
【０１３０】
（Ａ１）制御Ｆ特（Ｆ１）を、所定のタイミングで一挙に「Ｆ１／ｎ」（但し、ｎ＞１）　に切り替える形態（図１１参照）
（Ａ２）ＶＣＭの過渡応答を考慮して、制御Ｆ特（Ｆ１）を、多段階に亘って切り替える形態（図１２参照）
（Ｂ）（Ａ２）の多段階切替を究極化し、制御Ｆ特（Ｆ１）を無段階、つまり連続的に変更する形態（図１３参照）。
【０１３１】
尚、図１１乃至図１３において、矢印「ｔ」が時間経過方向を示し、「ｆ１」は、ｔ＝ｔ１の時点におけるＦ１の値を示し、「ｆ２」は、ｔ＝ｔ２の時点におけるＦ１の値を示している。また、Ｆ１値変更による応答性の回復の場合には、矢印「ｔ」の向きを反転させ、ｔ１とｔ２との置換及びｆ１とｆ２とを置換を行えば良い。
【０１３２】
上記（Ａ１）、（Ａ２）は、ＣＰＵの処理負担の軽減という観点から好ましい方法であり、特に、（Ａ１）は、最も容易で簡便な方法である。また、（Ａ２）については、（Ａ１）との比較において、ＶＣＭに与える衝撃等を少なくすることができる（反面、段階数や切替間隔を決定するための、実験等が必要となり、管理すべきパラメータ数が増える。）。
【０１３３】
上記（Ｂ）は、ＣＰＵに関する演算時間への負担が許容範囲内である場合には、理想的な方法であり、過渡応答に係る変動が少なく、また、必要ならばＦ１の変更時間について調整することが可能である。
【０１３４】
尚、各形態において、変更前のｆ１からｆ２（＜ｆ１）へと値を変更する場合には、ｆ２値が小さい程、電力積の低減効果がより得られることは明らかであるが、その最小値（下限）について考慮する必要がある。つまり、ｆ２値が小さくなると、制御系はＲＲＯ外乱やＮＲＲＯ外乱を抑えられなくなりヘッド位置が大きく振れてしまう虞がある。そして、この振れ（変動）については、ＮＲＲＯ外乱の大きさにほぼ比例しその周波数成分に依存すると考えられるので、正確にこの振れを知る為には、ＮＲＲＯ成分を正確に把握する必要がある。また、現実問題として、ＨＤＤが携帯機器等に搭載された場合、人の歩行等で発生する人的外乱（ＤＴｍｂ）が最も大きな値を示すと考えられるので、この場合には、携帯機器の動作環境を良く調査してデータを収集するとともに、該データに基いてｆ２値を決める必要がある。一般的には、ディスク最外周と最内周での位置偏差（ＶＣＭの暴れ）の如何によっては、アームの衝突等、ＶＣＭの障害を起こす可能性があることを考慮して、電力積低減モードの開始時点における半径値（ディスク半径方向におけるヘッド位置）に応じてｆ２値を変更する等の対策を講じることが望ましい。
【０１３５】
また、方法（Ｂ）あるいは（Ａ２）では、変更時間「ｔ２−ｔ１」の設定にも注意する必要がある。つまり、「ｔ２−ｔ１」が短い程、過渡応答に係る変動の度合いが大きくなり、逆に、「ｔ２−ｔ１」が長い程、過渡応答に係る変動の度合いが緩やかとなる傾向を示す。従って、「ｔ２−ｔ１」を過度に長くすると、電力積低減モードから待機モードへの復帰に要する時間（復帰時間）がかかり過ぎるといった不都合が起き得る。また、復帰時間はＨＤＤ（携帯機器搭載用ＨＤＤ等）のアクセス時間にも直接的な影響を及ぼすので、ユーザーが許容できる待ち時間よりも短くする必要がある。尚、ここにいうアクセス時間の長さについては、その用途や目的からして、高速性を要求されるＨＤＤ（ＰＣ用ＨＤＤ等）のアクセス時間と比較した場合に、これよりは、かなり長めの時間で構わない。
【０１３６】
上記したいずれの形態でも制御系の安定は必要条件であるので、ここではＦ１の変更前後において周波数軸に関してスケーリング変換した特性を持たせる方法を採用する。つまり、ボーデ線図の形はゲイン及び位相共に、変更前後で全く同じであって周波数のみの大小が変化する様に変更することとする。具体的には、［数４］式において極角φの値を固定したままでＦ１値のみを連続的に変更することで実現される。尚、以下では、周波数軸に関してスケーリング変換でのみ対応する方式に限定して検討するが、必要に応じてＦ１と極角φを自由に変更する方式を採用しても構わないことは勿論である。
【０１３７】
図１４はシミュレーションに用いたブロック図を示す。
【０１３８】
ＰＩＤ制御構造に関する部分については、図６に示した通りである（よって、図６の各部と同じ部分については当該部分に付した符号と同じ符号を付すことにより説明を省略する。）ので、主に相違点や追加部分等について説明する。
【０１３９】
「ＲＥＦ」は、アーム変位に関する指令（入力）ノードを示しており、定係数の乗数器（アンプ）４９を介することで、位置変位から角度変位に変換された上で、設定部（あるいは指令値設定ノード）５０に送られる。
【０１４０】
設定部５０は、Θｒｅｆ及びその速度指令（図には、「Θｒｅｆ」における「Θ」の上にドット「・」を付して示す。）を、各部（加算器２８、３０等）に送出する。尚、速度指令は、Θｒｅｆの時間微分である（よって、前記した微分器２９は、設定部５０に含まれている。）。
【０１４１】
特性制御手段５１は、サーボ制御特性に係る応答性に関して、時定数、応答周波数、サーボパラメータ等を変更するために設けられている（実際の制御では、ソフトウェア処理としてＣＰＵの計算により実現される。）。本例では、Ｆ１値の変更によって、ＰＩＤパラメータ（Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ）を変更するとともに、該パラメータに係る時間的変化の形態について変更することにより、サーボ制御特性を制御する手段である。即ち、電力積低減モード時において、サーボ制御特性に係る応答性を低下させることにより、トルク外乱に対する感度を低下させる。
【０１４２】
特性制御手段５１の支配下で変更されるＰＩＤパラメータについては、係数「Ｋｉ」の値を示す信号が乗算器（あるいは掛算器）５２に送られる。そして、「Ｋｐ」の値を示す信号が乗算器５３に送られ、「Ｋｄ」の値を示す信号が乗算器５４に送られる。
【０１４３】
つまり、乗算器５２では、加算器２８の出力に対して、係数「Ｋｉ」の掛け算が行われ、演算結果が加算器３４に送られる（図６において、乗数器３０の係数「Ｋｉ」の値が変化すると考えれば良い。）。
【０１４４】
同様に、乗算器５３では、加算器３１の出力に対して、係数「Ｋｐ」の掛け算が行われ、演算結果が加算器３４に送られる（図６において、乗数器３２の係数「Ｋｐ」の値が変化すると考えれば良い。）。また、乗算器５４では、加算器３１の出力に対して、係数「Ｋｄ」の掛け算が行われ、演算結果が加算器３６に送られる（図６において、乗数器３３の係数「Ｋｄ」の値が変化すると考えれば良い。）。
【０１４５】
乗数器３７の出力は、切替部５５、リミッタ５６を介してＶＣＭ部３８に送られる。尚、切替部５５において、「▲１▼ｉｎ」で示す入力端子が選択された状態において外乱が供給され、乗数器３７の出力端子が選択された状態において、該乗数器の出力がリミッタ５６を介してＶＣＭ部３８に送られる。そして、「▲１▼ｏｕｔ」で示す出力端子から一巡伝達関数に係る出力が取得される。また、リミッタ５６は、モータ電流の最大値及び最小値を規定することで許容範囲（あるいは振幅）について制限するために設けられている。
【０１４６】
ＶＣＭ部３８の出力Θは、モニター部５７に送られて表示される。尚、モニター部５７には、設定部５０からのΘｒｅｆも入力されるので、ΘｒｅｆとΘとを比較しながら観測することができる。また、ＶＣＭ部３８の速度出力（「Θ」の上に「・」を付して示す。）は、モニター部５８に送られて表示され、該モニター部には、設定部５０からの速度指令も入力されるので、両者を比較しながら観測することができる。ＶＣＭ部３８の出力「ＩｍＯｕｔ」は、アンプを含むモニター部５９で表示される。
【０１４７】
この他、加算器２８の出力（「ｐｅｓ」で示すポジションエラー信号）は、アンプを含むモニター部６０で表示される。
【０１４８】
尚、「フィードフォワード制御」を考慮する場合には、例えば、Θｒｅｆに所定の係数値を掛けて、乗数器３７の出力に加算したものを切替部５５、リミッタ５６を経てＶＣＭ部３８に送出すれば良い。
【０１４９】
［数４］式に示したように、サーボ制御特性に係る応答周波数Ｆ１の値を変更すると、ＰＩＤパラメータの値が変化し、Ｆ１値を小さくすれば、トルク外乱に対するサーボ系の応答感度が低くなる。例えば、上記方法（Ａ１）の場合は、Ｆ１の値を、ｆ１からｆ２へと瞬時に変更している。
【０１５０】
図１５及び図１６は、上記方法（Ａ１）を採用した場合のシミュレーション結果を示すものである。
【０１５１】
各パラメータの設定については以下の通りである。
【０１５２】
（ｉ）待機（Ｉｄｌｉｎｇ）モード時、ｆ１＝１０００［Ｈｚ］
Ｆ１はトラッキング能力を決定する重要なパラメータであるため、変更前の値（ｆ１）は可能な限り大きいことが望ましい。
【０１５３】
（ｉｉ）電力積低減モードへの変更後のＦ１値、つまり、ｆ２＝ｆ１／１００＝１０［Ｈｚ］
ｆ２値については、ＶＣＭの動作上支障が無い範囲において極力小さい値とする（本例では、ｎ＝１００としている。）。
【０１５４】
（ｉｉｉ）待機モード時及び電力積低減モード時の極角φ＝０［度］
この値については、待機モード時（電力積低減モードでない場合）における、トラッキング性能を可能な限り引き出せる値に設定する。つまり、ＶＣＭ特性、ヘッドアームを含む機構要素の特性等を、総合的に判断してφ値を決定しなければならないが、ここでは位相余裕を十分に確保することのできる値として、０度とする。
【０１５５】
（ｉｖ）Ｆ１の変更時刻「ｔ１＝１［ｓｅｃ］　」
（ｖ）外乱ＤＴｒｒｏについては、歪なしの正弦波（ｓｉｎ関数で表される）とし、その周波数「Ｆｒｒｏ」はスピンドルモータ回転周波数（Ｆｚ）と等しく、「Ｆｒｒｏ＝Ｆｚ＝７５［Ｈｚ］」とする。
（ｖｉ）外乱ＤＴｒｒｏの大きさは、トラックピッチ（Ｔｐ）の１００倍（ｐ−ｐ値）とし、Ｔｐ＝０．５［μｍ］として、５０［μｍ］ｐ−ｐとする。
【０１５６】
（ｖｉｉ）アーム長は、４．８５［ｍｍ］とする。
【０１５７】
図１５は、切替前後におけるＶＣＭ位置偏差（ヘッドの位置偏差に相当する。）の時間的変化について一例を示すものである（モニター部６０で観測される。）。
【０１５８】
ｔ＝ｔ１の時点迄は、位置偏差が約２０［μｍ］ｐ−ｐであったものが、切替直後の過渡応答で７３０μｍにも達している。
【０１５９】
尚、本例では、見易いように、位置偏差の大きい場合を示しているが、この値が大きすぎて問題となる場合には、切替後のｆ２値を、もう少し大きい値に変更すれば良い。
【０１６０】
図１６は、切替前後のＶＣＭ電流について、時間的変化の一例を示すものである（モニター部５９で観測される。）。
【０１６１】
切替前には、６０［ｍＡ］ｐ−ｐ程度、流れていたＶＣＭ電流が、切替直後から６［ｍＡ］ｐ−ｐとなり、約１０分の１に低減していることが分かる。
【０１６２】
また、このシミュレーション結果において、電流の過渡応答は殆ど見られない。
【０１６３】
以上のシミュレーション結果より、応答周波数Ｆ１についての切替前後における各ノード（ＶＣＭ電流や、ＶＣＭ位置偏差等）の過渡応答がシステムにとって問題とならない範囲に収まっている場合には、方法（Ａ１）は簡便であって、かなり有効である。
【０１６４】
勿論、（Ａ１）の採用において、もしも何らかの問題がある場合には、切替前後のＰＩＤ制御系の周波数特性変化量（｜ｆ１−ｆ２｜）を、より小さい値に設定したり、あるいは方法（Ａ２）に示す多段階切替方式を採用することで対応が可能である。
【０１６５】
次に、方法（Ｂ）について説明する。
【０１６６】
周波数特性に係るＦ１値の変更方法については各種考えられるが、ここでは時間ｔの一次関数（これを「Ｆ１（ｔ）」と記す。）に従って変更する方式を示す。尚、Ｆ１（ｔ）の形として一次関数以外の各種関数形「Ｆ１（ｔ，ｔ１，ｔ２，ｆ１，ｆ２）」を用いることも勿論可能であるが、分かり易さを考慮して、以下では、下式に示す一次関数Ｆ１（ｔ）を用いることにする。
【０１６７】
【数５】

【０１６８】
尚、本式は変更開始時刻「ｔ＝ｔ１」での周波数が「ｆ１」であって、変更終了時刻「ｔ＝ｔ２」での周波数が「ｆ２」である場合を示しており、「ｆ１＞ｆ２」が、周波数を小さくする場合（電力積低減モード時）を表すが、これとは逆に、「ｆ１＜ｆ２」は、周波数を大きくする場合（待機モードへの回復）を表す（つまり、上式は両方の場合を包含する表現である。よって、以下では、ｆ１とｆ２との大小関係に関わらず、ｆ１が変更前の値、ｆ２が変更後の値を示すものと定義する。）。
【０１６９】
各パラメータの設定について、以下に示す（ｉｖ’）以外は、上記（ｉ）乃至（ｉｉｉ）、（ｖ）乃至（ｖｉｉ）と同じである。
【０１７０】
（ｉｖ’）Ｆ１値の変更開始時刻は、「ｔ１＝０．５［ｓｅｃ］」であり、Ｆ１値の変更終了時刻は、「ｔ２＝ｔ１＋０．５＝１［ｓｅｃ］」である。
【０１７１】
Ｆ１値を連続的に変更する場合において、シミュレーションに用いるブロック図については、図１４に示す特性制御手段５１において、［数４］式及び［数５］式に従って変化するＰＩＤパラメータが、対応する乗算器５２、５３、５４にそれぞれ供給される（それ以外の事項は、既述した通りである。）。
【０１７２】
図１７乃至図１９は、上記方法（Ｂ）を採用した場合のシミュレーション結果を示すものである。
【０１７３】
図１７は、Ｆ１（ｔ）の時間的変化を示しており、ｔ＝０．５からｔ＝１にかけてＦ１の値が１００分の１に低減される様子を示す。
【０１７４】
図１８は、変更前後におけるＶＣＭ位置偏差の時間的変化について一例を示すものである。
【０１７５】
ｔ１＝０．５の時点迄の、待機モードにおける位置偏差は、約５μｍであり、変更直後（ｔ２＝１）において、それ程大きな過渡応答は見られない。また、変更後の位置偏差は最大で２５０μｍ程度とされる。
【０１７６】
尚、本例では、見易いように、位置偏差の大きい場合を示しているが、Ｆ１値変更後の偏差に関して、これがシステム上問題であるならば、ｆ２値をもっと大きい値にすれば良い（あるいは、これとは逆に、システム上許容されるのであれば、ｆ２値をもっと小さい値にすることも可能である。）。また、移行時間（あるいは変更時間）を示す、「ｔ２−ｔ１」の長さを変更することにより、詳細な調整を行うことが可能である。即ち、周波数の比率又は変更時間（移行時間）の一方、あるいは両者について調整を行えるという利点がある。
【０１７７】
図１９は、変更前後におけるＶＣＭ電流について時間的変化の一例を示すものである。
【０１７８】
Ｆ１値の変更前には、６６［ｍＡ］ｐ−ｐ流れていた電流が変更直後から２［ｍＡ］ｐ−ｐとなり、約３３分の１に低減していることが分る。
【０１７９】
また、本方式での電流の過渡応答についても、上記（Ａ１）の場合と同様に小さい。
【０１８０】
システム上許容される範囲内において、可能であればｆ２値をさらに小さくして、ＶＣＭ電流を低減しても良い。
【０１８１】
以上のシミュレーション結果より、ＰＩＤ制御での周波数特性（Ｆ特）を落とすことでＶＣＭ電流を、数十分の１程度も低減できることが分る。
【０１８２】
尚、ここでは、ＲＲＯ外乱に対する電力低減効果について検討したが、現実にはＮＲＲＯ成分（スピンドルモータの回転に対する非同期性成分）についても同様の電力低減効果が得られるので、電力積低減モードにおいて、さらに省電力化を実現することが可能である。
【０１８３】
以上の例では、待機モードにおけるサーボ系の周波数特性（Ｆ特：Ｆ１）に関して、電力積低減モードへと移行する際に、Ｆ１値を下げる方法につき説明したが、待機モードへの回復において応答性を元に戻したり、又は、Ｒ／Ｗモードへの遷移が必要になった場合には、Ｆ１値を上げる必要が生じる。
【０１８４】
図２０乃至図２２は、そのような状況について、上記方法（Ｂ）を採用した場合のシミュレーション結果を例示したものである。
【０１８５】
図２０は、Ｆ１の値について、その変更前後及び変更中の値を示す図である。
【０１８６】
図示のよう、ｆ１＝１０［Ｈｚ］からｆ２＝１０００［Ｈｚ］に向かって直線的に増加していることが分かる。尚、図示は省略するが、応答周波数の変化に伴って、ＰＩＤパラメータも増加して所定値（ｆ２に対応する値であり、［数４］式でＦ１＝ｆ２としたときの値。）に到達する。
【０１８７】
図２１は、Ｆ１値の変更前後におけるＶＣＭ位置偏差について一例を示したものである。
【０１８８】
ｔ１＝２の時点迄は位置偏差が、約１３０μｍであり、変更直後で大きな過渡応答は見られず、５μｍ程度となっている。
【０１８９】
図２２は、Ｆ１値の変更前後におけるＶＣＭ電流について一例を示したものである。
【０１９０】
変更前には、３［ｍＡ］ｐ−ｐ程度流れていた電流が、変更後からやや時間が経つとほぼ６６［ｍＡ］ｐ−ｐとなり、約２０倍に増加していることが分かる。また、電流値の過渡応答についても小さい。
【０１９１】
次に、電力積低減モードに関する計算処理とタイミングについて説明する。
【０１９２】
既述した様に、他己録メデイアを採用するＨＤＤでは、ＲＲＯ成分が大きいので高精度のトラッキングを実現する為には、ＲＲＯ成分に対応するスピンドルモータの一回転分のパターン（１周期分の検出パターン）をメモリに記憶させておき、この記憶されたパターンを用いて、ＲＲＯ成分を打ち消す制御方法（所謂Ｎｏｔｃｈ　Ｆｉｌｔｅｒ法）の採用が好ましい。
【０１９３】
ＲＲＯ成分をキャンセルする上記パターンの記録法としては、例えば、下記に示す方法がある。
【０１９４】
・パターン記録モードを別途に用意して、キャンセル用のパターンを１回だけ記録させる静的（スタティック）な方法（例えば、スタート・アップ直後にパターンの記録を実行してしまう方法等。）
・待機モードや、Ｒ／Ｗモード時には、常に上記パターンに対応したデータを更新して記録する動的（ダイナミック）な方法。
【０１９５】
いずれの方法であっても、ディスクトラック上のセクタ番号（以下、「ＳＥＣ＿Ｎｏ」と記す。）をインデックス（指標）としてＲＲＯ成分に対応するパターンがメモリに記憶される。
【０１９６】
但し、電力積低減モード時には、上記パターンに対応するデータが正確に得られなくなることに注意する必要がある。つまり、ノッチフィルタを用いたＤＴｒｒｏ圧縮制御については、本モードの開始と共に機能を停止する必要がある。従って、待機モードにおける電力積低減モードへの移行時や、該モードから別モードへの移行時において、移行の開始や終了のタイミングと、ノッチフィルタのオン動作／オフ動作（あるいは機能回復／機能停止）のタイミングとの間で同期を取ることが必要である。そのためにはセクタ番号（ここではトラック毎に、同一トラック上での起点となるセクタを、セクタ番号「０」のセクタとして定義し、該セクタをトリガセクタとする。）でトリガするのが良い。
【０１９７】
具体的には、サーボ制御処理への割り込みトリガについても、セクタ検出信号から生成されることを利用して同期取りを行うことができる。
【０１９８】
図２３乃至図２６は、電力積低減モードへの移行や、該モードの終了についてシーケンス例を示したものであり、ホスト装置、ＨＤＤ制御系、ＰＩＤ制御系（図６、図７参照）の三者間での信号や情報の流れを概略的に示したものである。尚、ＨＤＤ制御系（ＰＩＤ制御系を除く。）については、待機モード時での処理とし、また、ＰＩＤ制御系については割り込み処理とする。また、「Ｏｎ動作」とは電力積低減モードへの移行時の動作を示し、「Ｏｆｆ動作」とは電力積低減モードの終了時の動作を示す。
【０１９９】
ＨＤＤにおいて、電力積低減モードへの移行又は待機モードへの復帰を開始するためのトリガ方法については、下記の２種類が挙げられる。
【０２００】
・ユーザーがホスト装置を経由してコマンドを発行する方法
・ＨＤＤ自身が状態をチェックして自動的にモード遷移を行う方法。
【０２０１】
つまり、電力積低減モードからの復帰時に、アクセス時間を極力短くしたい場合等では、コマンドをユーザーが発行する方法が好ましい。
【０２０２】
また、ＨＤＤ制御系において、ホスト装置からＶＣＭ部へのシークモードやＲ／Ｗモードへの遷移コマンド等を常に監視していて、予め決められている時間内に、これらのコマンドがホスト装置からＨＤＤに送られて来ない場合に、ＨＤＤ自らが判断して、電力積低減モードに入るように構成すると、ユーザーの操作手間を省くことができる。そして、待機モードへの復帰時間及び別モードへの遷移に要する時間を短くすることができる（結果として、ユーザーの待ち時間を短くすることが可能となる。）。
【０２０３】
図２３は、上記の方法（Ａ１）又は方法（Ａ２）を採用する場合における、シーケンス例を示す。
【０２０４】
先ず、「Ｏｎ動作」の場合には、ホスト装置からＨＤＤ制御系に対して電力積低減モードの開始コマンドが発行され、これを受けてＨＤＤ制御系では、電力積低減モードの開始を示すフラグ（以下、これを「ＳＴＴ＿Ｆｌｇ」と記す。）をオン（あるいはセット）とする。ＰＩＤ制御系では、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０」（「＝＝」は等値の比較演算子を意味する。）をガード条件として、該条件が成立する場合に、ＰＩＤパラメータ（Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ）を段階的（２段階以上）に変更するとともに、ノッチフィルタをオフにする（機能停止）。尚、ここで、「ガード条件」とは、「Ａ　ならば　Ｂ」において、「Ｂ」に進むための条件「Ａ」を意味し、例えば、『「Ｘ＞０」ならば「Ｙ＝１」とする』の場合に、条件「Ｘ＞０」を示す。
【０２０５】
ＰＩＤ制御系での演算結果が、ＶＣＭ部３８に出力された後、該制御系からＨＤＤ制御系に対する信号により、電力積低減モードの停止を示すフラグ（以下、これを「ＳＴＰ＿Ｆｌｇ」と記す。）がオフ（あるいはリセット）とされ、ホスト装置には、電力積低減モードが開始されたことを示す連絡がステータス情報等によって行われる。
【０２０６】
「Ｏｆｆ動作」の場合には、ホスト装置からＨＤＤ制御系に対して電力積低減モードの停止コマンドが発行され、これを受けてＨＤＤ制御系では、電力積低減モードの停止を示すフラグＳＴＰ＿Ｆｌｇをオン（あるいはセット）とする。ＰＩＤ制御系では、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０」をガード条件として、該条件が成立する場合に、ＰＩＤパラメータ（Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ）を段階的に変更する（所定値又は電力積低減モードへの移行前の値への復帰）とともに、ノッチフィルタをオンにする（機能回復）。
【０２０７】
ＰＩＤ制御系での演算結果が、ＶＣＭ部３８に出力された後、該制御系からＨＤＤ制御系に対する信号により、ＳＴＴ＿Ｆｌｇがオフ（あるいはリセット）とされ、ホスト装置には、電力積低減モードが停止されたことを示す連絡がステータス情報等によって行われる。
【０２０８】
図２４及び図２５は、上記の方法（Ｂ）を採用する場合における、シーケンス例を示す。
【０２０９】
先ず、図２４に示す「Ｏｎ動作」の場合には、ホスト装置からＨＤＤ制御系に対して電力積低減モードの開始コマンドが発行され、これを受けてＨＤＤ制御系では、ＳＴＴ＿Ｆｌｇをオン（あるいはセット）とする。そして、時間ｔの起点（ｔ＝０）が決定される。
【０２１０】
ＰＩＤ制御系では、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０　＆＆　ＳＴＴ＿Ｆｌｇ＝＝Ｏｎ」をガード条件として、該条件が成立する場合（「＆＆」は論理積演算を示す。）に、下記の処理を行う。
【０２１１】
（ａ）「ｔ＋＋」（時刻のインクリメント）
（ｂ）Ｆ１（ｔ）の計算（［数５］式参照）
（ｃ）ＰＩＤパラメータの計算（［数４］式参照）
（ｄ）ノッチフィルタのオフ（機能停止）。
【０２１２】
尚、時間「ｔ」については、サーボサンプリングタイム「Ｔｓ」を単位時間とする離散時間処理系を採用し、「ｔ２−ｔ１＝ｎ・Ｔｓ」（ｎは自然数を示す。）に同期化している。
【０２１３】
その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力される。
【０２１４】
次のガード条件は、「ｔ＞０　＆＆　ｔ＜ｔ２　＆＆　ＳＴＴ＿Ｆｌｇ＝＝Ｏｎ」であり、該条件の成立時に行われる処理は上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）とされ、その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力される。
【０２１５】
次に来るガード条件は、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０　＆＆　ｔ＝＝ｔ２　＆＆　ＳＴＴ＿Ｆｌｇ＝＝Ｏｎ」であり、該条件の成立時に行われる処理は上記（ｂ）、（ｃ）とされ、その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力される。
【０２１６】
それから、ＰＩＤ制御系からＨＤＤ制御系への信号により、ＳＴＰ＿Ｆｌｇがオフ（あるいはリセット）とされ、ホスト装置には、電力積低減モードが開始されたことを示す連絡がステータス情報等によって行われる。
【０２１７】
図２５に示す「Ｏｆｆ動作」の場合には、ホスト装置からＨＤＤ制御系に対して電力積低減モードの停止コマンドが発行され、これを受けてＨＤＤ制御系では、ＳＴＰ＿Ｆｌｇをオン（あるいはセット）とする。そして、時間ｔの起点（ｔ＝０）が決定される。
【０２１８】
ＰＩＤ制御系では、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０　＆＆　ＳＴＰ＿Ｆｌｇ＝＝Ｏｎ」をガード条件として、該条件が成立する場合に、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の処理が行われ、その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力される。
【０２１９】
次のガード条件は、「ｔ＞０　＆＆　ｔ＜ｔ２　＆＆　ＳＴＰ＿Ｆｌｇ＝＝Ｏｎ」であり、該条件の成立時に行われる処理は上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）とされ（但し、この場合には、Ｆ１値を経過時間とともに上げる処理を行う。）、その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力される。
【０２２０】
次に来るガード条件は、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０　＆＆　ｔ＝＝ｔ２　＆＆　ＳＴＰ＿Ｆｌｇ＝＝Ｏｎ」であり、該条件の成立時に行われる処理は上記（ｂ）、（ｃ）の他に、下記に示す（ｅ）である。
【０２２１】
（ｅ）ノッチフィルタのオン（機能回復）。
【０２２２】
その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力され、ＰＩＤ制御系からＨＤＤ制御系に対する信号により、ＳＴＴ＿Ｆｌｇがオフ（あるいはリセット）とされ、ホスト装置には、電力積低減モードが停止（あるいは終了）されたことを示す連絡がステータス情報等によって行われる。
【０２２３】
本例のように、［数４］式及び［数５］式の計算処理については、ＰＩＤ制御系の演算処理が行われる割り込み処理の中で行うのが好ましい。こうすれば、Ｆ１値等の変更時間「ｔ１−ｔ２」の制御を精度良くリアルタイム処理に従って実現することができるとともに、ＰＩＤパラメータ（Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ）について各々の同期を確保することができる。
【０２２４】
しかしながら、ＰＩＤ制御系に係る演算処理用ＣＰＵについて充分な処理速度や処理時間が得られない場合、例えば、処理時間に課された条件が厳しい場合には、ＨＤＤ制御系における待機モード時のループ処理内で、［数４］式と［数５］式を用いてＦ１やＰＩＤパタメータの値を計算し、その結果をバッファ（ＫｄＢｕｆ，ＫｉＢｕｆ，ＫｐＢｕｆ）に先ず格納しておく。そして、３個のＰＩＤパラメータ全てについての計算が終わったら、これをＰＩＤ制御系の割り込み処理に伝え（フラグ等を用いる。）、割り込み処理の中で一挙に、バッファの格納値をＰＩＤ変数（Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ）に複写（ｃｏｐｙ）する方法を採用すれば良い。
【０２２５】
図２６は、この方式に従う処理シーケンスを例示したものである（Ｏｎ動作の場合だけを示す。）。
【０２２６】
ホスト装置からＨＤＤ制御系に対して電力積低減モードの開始コマンドが発行され、これを受けてＨＤＤ制御系では、下記に示す処理を行う。
【０２２７】
（ｆ）「ｔ＝ｔ１」及び「ＣＡＬ＿Ｆｌｇ＝０」（但し、「＝」は代入演算子を示す。）
（ｂ）Ｆ１（ｔ）の計算（［数５］式参照）
（ｃ）ＰＩＤパラメータの計算（［数４］式参照）
（ｇ）（ｃ）の計算結果についてバッファへの格納
尚、（ｆ）では、ｔ１のセットが行われ、また、（ｂ）、（ｃ）、（ｇ）の計算終了を示すフラグ「ＣＡＬ＿Ｆｌｇ」には「０」がセット（リセット）される（計算未終了を意味する。）。
【０２２８】
そして、ＳＴＴ＿Ｆｌｇをオン（あるいはセット）とし、上記計算の終了によりＣＡＬ＿Ｆｌｇが「１」にセットされて、ＰＩＤ制御系に通知される。
【０２２９】
ＰＩＤ制御系では、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０　＆＆　ＣＡＬ＿Ｆｌｇ＝＝１」をガード条件として、該条件が成立する場合に、下記の処理を行う。
【０２３０】
（ｈ）バッファ格納値のＰＩＤパラメータへのコピー
（ｄ）ノッチフィルタのオフ（機能停止）。
【０２３１】
尚、（ｈ）では、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄに対応する各バッファをＫｐＢｕｆ、ＫｉＢｕｆ、ＫｄＢｕｆと記すとき、ＫｐＢｕｆからＫｐへ、ＫｉＢｕｆからＫｉへ、ＫｄＢｕｆからＫｄへの数値データの代入がそれぞれ行われる。
【０２３２】
その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力され、ＣＡＬ＿ＦｌｇがゼロにリセットされてＨＤＤ制御系に通知される。
【０２３３】
次に行う処理は、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｇ）である。
【０２３４】
そして、上記（ｂ）、（ｃ）の計算終了によりＣＡＬ＿Ｆｌｇが「１」にセットされて、ＰＩＤ制御系に通知される。
【０２３５】
次のガード条件は、「ｔ＜ｔ２　＆＆　ＣＡＬ＿Ｆｌｇ＝＝１」であり、該条件の成立時に行われる処理は、上記（ｈ）とされ、その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力される。そして、ＣＡＬ＿ＦｌｇがゼロにリセットされてＨＤＤ制御系に通知される。
【０２３６】
次に行う処理は、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｇ）である。
【０２３７】
そして、上記（ｂ）、（ｃ）の計算終了によりＣＡＬ＿Ｆｌｇが「１」にセットされて、ＰＩＤ制御系に通知される。
【０２３８】
次のガード条件は、「ＳＥＣ＿Ｎｏ＝＝０　＆＆　ｔ＝＝ｔ２　＆＆　ＣＡＬ＿Ｆｌｇ＝＝１」であり、該条件の成立時に行われる処理は、上記（ｈ）とされ、その後、ＰＩＤ演算の結果が、ＶＣＭ部３８に出力される。そして、ＣＡＬ＿ＦｌｇがゼロにリセットされてＨＤＤ制御系に通知される。
【０２３９】
ＳＴＰ＿Ｆｌｇのリセットにより、ホスト装置には、電力積低減モードが開始されたことを示す連絡がステータス情報等によって行われる。
【０２４０】
尚、Ｏｆｆ動作については、フラグ（ＳＴＴ＿Ｆｌｇ、ＳＴＰ＿ＦＬｇ）の設定等の違いを除いて基本的な手順は同様である（従って、図示及び説明を省略する。）。
【０２４１】
次に、データの読み出しや書き込みを開始するまでの待ち時間について、これを少しでも短くするための工夫として、計算処理の開始及び終了のタイミングについて説明する。
【０２４２】
先ず、上記方法（Ａ１）又は（Ａ２）を採用する場合には、ＨＤＤがホスト装置からＶＣＭに係る電力積低減モードの開始コマンドを受け取って、対象トラックにおける最初のセクタ番号０を検出した時点での割り込みの中で応答周波数Ｆ１の値を段階的に切り替える。切替後におけるＰＩＤパラメータ値は事前に知られているので、［数４］式や［数５］式のような計算を、割り込み処理の中で行う必要はない。また、ＲＲＯ用ノッチフィルタのオン動作／オフ動作についても同じタイミングをもって切り替えることで両者の同期を取ることができる（図２３には、このタイミング処理についても示してある。）。
【０２４３】
方法（Ｂ）を採用する場合の電力積低減モードの開始や終了のタイミング（割り込み処理内）については、ＨＤＤがホスト装置から電力積低減モードへの開始コマンドを受け取って、対象トラックにおける最初のセクタ番号０を検出した時点での割り込みの中で、上記［数４］式、［数５］式を用いてＰＩＤパラメータ（Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ）の値について、各々の計算を開始すると共に、ノッチフィルタをオフ動作とする（機能停止）。
【０２４４】
一方、電力積低減モードの終了時点（待機モードへと復帰する時）の後、応答周波数Ｆ１がｆ２に達した直後（この場合には、「ｆ１＜ｆ２」である。）に、最初のセクタ番号０を検出した時点での割り込み処理中でノッチフィルタをオン動作とする。
【０２４５】
ノッチフィルタのオン動作や、待機モードへの回復のタイミングをできるだけ早くするための工夫としては、電力積低減モードの終了時点（ｔ＝ｔ２）でちょうどヘッド位置がセクタ番号０を読めるように遷移時間を「ｔ２−ｔ１＝ｎ・Ｔｓ」（「Ｔｓ」はサーボサンプリングタイムを示す、「ｎ」は正整数を示す。）のように同期化しておくことが好ましい。これは、スピンドルモータの回転待ち時間をゼロにして、ＨＤＤのアクセス時間を少なくする為である。
【０２４６】
この意味では、セクタ番号０のタイミングで同期するのでは無く、ＨＤＤのアクセス時間が最小となるセクタ番号ｋで同期とった方が良い場合も勿論考えられる。
【０２４７】
尚、図２６に示す例においても、基本的には、割り込み内での処理と同様、できる限りセクタ番号０と同期を取ることが好ましい。しかし、待機モード時のループ処理内での他の処理に時間をとられる場合や、ＣＰＵの処理時間に余裕のない場合には、完全な同期取りが難しくなる。
【０２４８】
そこで、補助的な手段ではあるが、ＶＣＭに係る電力積低減モードの終了時点、つまり、「ｔ＝ｔ２」の時点が、ちょうどセクタ番号０の一つ（あるいは二つ）手前に相当する時点となるように、遷移時間「ｔ２−ｔ１＝（ｎ−１）・Ｔｓ」又は「ｔ２−ｔ１＝（ｎ−２）・Ｔｓ」（「Ｔｓ」はサーボサンプリングタイムを示し、「ｎ」は自然数を示す。）と同期化しておく方法が挙げられる。こうすれば、セクタ番号０のタイミングにて、ノッチフィルタとの間で同期化が可能となる。
【０２４９】
以上、各方法における制御シーケンスについて説明したが、例えば、バッテリ駆動式の携帯機器等では、バッテリ寿命（残量）を左右する電力積が重要な指標であり、電力積をどれくらい低減できるかが問題となる。
【０２５０】
ＶＣＭの消費電力を「Ｗｖｃｍ」とし、ＶＣＭの電流値を「Ｉｖｃｍ」、印可電圧を「Ｖｖｃｍ」と記すとき、下式が成り立つ。
【０２５１】
【数６】

【０２５２】
今、待機モード及びＲ／Ｗモードの継続時間（各モードの時間和）を「Ｔａｌｌ」と記し、これに対応する電力積を「ＷＨｖｃｍ」とすると、これは下式で定義される。
【０２５３】
【数７】

【０２５４】
尚、本式から分かるように、ＷＨｖｃｍがＴａｌｌに比例するので、この値がある程度大きくなった時点で、バッテリ切れとなる。
【０２５５】
前記した電力積低減モードを導入するとともに、待機モード及びＲ／Ｗモードの継続時間から、電力積低減モードの継続時間を除いた期間長を、Ｔａｌｌのα倍（０＜α＜１）とする。そして、電力積低減モード時におけるＶＣＭ電流が、Ｉｖｃｍのβ倍（０＜β≦１）であるとき、［数７］式を基準としたＶＣＭに係る電力積の比率を「γ」と記すと、下式が得られる。
【０２５６】
【数８】

【０２５７】
例えば、電力積低減モードとされる期間長が、Ｔａｌｌの７５％を占めるものとし（α＝０．２５）、電力積低減モードでのＶＣＭ電流の低減率が３％（β＝０．０３）である場合には、γ＝０．２７２５となる（つまり、７２．７５％もの電力積削減が可能である。）。
【０２５８】
最後に、ＨＤＤにおける、特定のモードから待機モードに移行して、電力積低減モードに入るべきであるのか、又は、特定モード又は待機モードから退避モードに入るべきであるかの判断基準について説明する。
【０２５９】
先ず、待機モードに遷移する必要性が長時間に亘って無いことが、所定の情報（ユーザー操作等により退避モードへの移行コマンドを発行する場合を含む。）や設定条件等から明らかな場合には、電力積低減モードには入らずに、退避モードに入ってしまう方がＶＣＭの電力消費の観点からは最も有利である。しかしながら、この場合、退避モードから待機モードに戻る際には、ＨＤＤの開始動作（Ｓｔａｒｔ　Ｕｐ）と殆ど同じで、データの読み出し又は書き込み動作が可能となるまでに時間がかかる。
【０２６０】
また、退避モードへの移行を許可するに足る情報が得られない場合や、当該モードに移行しても良いと判断しかねる場合には、待機モードから電力積低減モードに入る方が好ましい。即ち、電力積低減モードの終了により、元の待機モードへと比較的短時間で復帰することが可能であるため、待ち時間が短くて済む。　そして、ホスト装置側での工夫として、電力積低減モードから待機モードへの移行コマンド（ホスト装置が発行する）については、他のコマンドに優先して発行することが有効である。また、ＨＤＤ側での工夫としては前述した様に、「ｔ２−ｔ１＝ｎ・Ｔｓ」として同期をとり、スピンドルモータの回転待ち時間を極力減らすことが好ましい。
【０２６１】
尚、ＰＩＤ制御系の電流指令ノードに対してリミッタ（図１４参照）で制限する方法、つまり、ＶＣＭ部への電流指令ノードにリミッタを設けるだけでも、ＶＣＭの電流（や電力）を低減することが、ある程度は可能である。しかしながら、この方法では、ＶＣＭが制御不能の状態に陥った結果として、ＶＣＭに係る位置が大きく変動した場合（所謂非線形発振を起こした場合）、実用上の問題があるので、リミッタを用いた場合でも、本発明に係る制御方法を採用することが好ましい。
【０２６２】
しかして、以上に説明した構成によれば、例えば、下記に示す利点が得られる。
【０２６３】
・携帯機器に搭載されるＨＤＤや、高速アクセス性よりも省電力化が重視される機器等に搭載されるＨＤＤにおいて、ＶＣＭの電力積を低減し、バッテリの寿命を延ばすことが可能である。
【０２６４】
・上記の方法（Ａ２）、（Ｂ）では、ＶＣＭの電力積低減モードへの切替時間を制御することが可能であり、過渡応答量について制御することができる。
【０２６５】
・ＨＤＤの動作モードとして、最も運転時間が長い待機（Ｉｄｌｉｎｇ）モード時において、消費電力の低減が可能であるので、効果的である。
【０２６６】
・電力積低減モードの採用により、ＨＤＤの温度上昇を、ある程度抑えることができる。
【０２６７】
・ＨＤＤでは、該ＨＤＤが本質的に抱えるＲＲＯ外乱に対して、ノッチフィルタ等を用いた外乱圧縮制御系を有するが、該制御系との間で干渉を起こさず（つまり、電力積低減モード時に、外乱圧縮制御系の機能を一時的に停止させることに依る。）に電力積の低減が可能である。
【０２６８】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１や請求項６に係る発明によれば、一時待機用の動作モードにおいて、トルク外乱に対する感度を低下させて消費電力を低減することができる。そして、該動作モードでは、シーク後のヘッド位置を維持したままの状態であり、動作復帰を短時間に行うことができるので、退避モードからの復帰に比してアクセス時間の増加を防止することができる。
【０２６９】
請求項２に係る発明によれば、一時待機用の動作モードにおいてサーボ制御特性に係る応答周波数を低減することによって、制御構造の複雑化等を伴わずに制御を行うことができる。
【０２７０】
請求項３や請求項７に係る発明によれば、応答性についての段階的な変更により、計算処理上の負担を軽減することができる。
【０２７１】
請求項４や請求項８に係る発明によれば、応答性についての連続的な変更によって、円滑な特性制御を行えるので、過渡応答性の悪化等を防ぐことができる。
【０２７２】
請求項５に係る発明によれば、バッテリ駆動の携帯型機器への適用において、バッテリの消耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスク情報処理装置の基本構成例を示す説明図である。
【図２】装置構成の一例を示す図である。
【図３】ＦＡＴファイルシステムの説明図である。
【図４】モード間の遷移図である。
【図５】サーボ応答制御についての概念的な説明図である。
【図６】図７とともに、サーボ制御系の構成例を示すブロック図であり、本図はＰＩＤ制御構造をもった例を示す。
【図７】ＶＣＭ部の構成例を示す図である。
【図８】Ｓ平面上での極配置例を示す図である。
【図９】ボーデ線図の一例を示す。
【図１０】ＶＣＭ電流値の時間的変化を例示した図である。
【図１１】図１２、図１３とともに、Ｆ１値の変更方法について説明するための図であり、本図は２段階の変更方法を示す。
【図１２】多段階のＦ１値変更方法を示す図である。
【図１３】連続的なＦ１値変更方法を示す図である。
【図１４】シミュレーションに用いた制御構成例を示すブロック図である。
【図１５】図１６とともに、段階的なＦ１値の変更に関するシミュレーション結果を示すものであり、本図は位置偏差の時間的変化を示す。
【図１６】ＶＣＭ電流の時間的変化を示す図である。
【図１７】図１８、図１９とともに、連続的なＦ１値の変更に関するシミュレーション結果を示すものであり、本図はＦ１値の時間的変化を示す。
【図１８】位置偏差の時間的変化を示す。
【図１９】ＶＣＭ電流の時間的変化を示す図である。
【図２０】図２１、図２２とともに、連続的なＦ１値変更（応答性の回復）に関するシミュレーション結果を示すものであり、本図はＦ１値の時間的変化を示す。
【図２１】位置偏差の時間的変化を示す。
【図２２】ＶＣＭ電流の時間的変化を示す図である。
【図２３】段階的なＦ１値の変更方法を採用した場合において、電力積低減モードへの移行又は該モードの終了について処理の流れを例示した説明図である。
【図２４】連続的なＦ１値の変更方法を採用した場合において、電力積低減モードへの移行について処理の流れを例示した説明図である。
【図２５】連続的なＦ１値の変更方法を採用した場合において、電力積低減モードの終了について処理の流れを例示した説明図である。
【図２６】図２４とは別の処理例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ディスク情報処理装置、２…ディスク状記録媒体、４…ヘッド、６…駆動源、５１…特性制御手段

Claims (8)

1. ディスク状記録媒体に関する情報の読み取り又は記録を行うヘッドと、ディスク状記録媒体のトラックに対するヘッドの位置決め機構と駆動源を含むサーボ系を備え、該サーボ系の制御において、ヘッドを退避させることなく、シーク後のヘッド位置を維持する一時待機用の動作モードを有するディスク情報処理装置であって、
   上記一時待機用の動作モード時にサーボ制御特性に係る応答性を低下させるための特性制御手段を備えている
   ことを特徴とするディスク情報処理装置。
2. 請求項１に記載のディスク情報処理装置において、
   上記一時待機用の動作モード時には、上記特性制御手段によってサーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータが低減されて、上記駆動源へのトルク外乱に対するサーボ系の応答感度が低下する
   ことを特徴とするディスク情報処理装置。
3. 請求項２に記載のディスク情報処理装置において、
   サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータの値が段階的に低減される
   ことを特徴とするディスク情報処理装置。
4. 請求項２に記載のディスク情報処理装置において、
   サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータの値が連続的に低減される
   ことを特徴とするディスク情報処理装置。
5. 請求項１に記載のディスク情報処理装置において、
   バッテリを用いて駆動される携帯型機器に適用した
   ことを特徴とするディスク情報処理装置。
6. ディスク状記録媒体に関する情報の読み取り又は記録を行うヘッドと、ディスク状記録媒体のトラックに対するヘッドの位置決め機構と駆動源を含むサーボ系を備え、該サーボ系の制御において、ヘッドを退避させることなく、シーク後のヘッド位置を維持する一時待機用の動作モードを有するディスク情報処理装置の制御方法であって、
   上記一時待機用の動作モード時に、サーボ制御特性に係る応答性を低下させることにより、上記駆動源へのトルク外乱に対する感度を低下させる
   ことを特徴とするディスク情報処理装置の制御方法。
7. 請求項６に記載したディスク情報処理装置の制御方法において、
   サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータの値を段階的に低減させるようにした
   ことを特徴とするディスク情報処理装置の制御方法。
8. 請求項６に記載したディスク情報処理装置の制御方法において、
   サーボ制御特性に係る応答周波数又はサーボパラメータの値を連続的に低減させるようにした
   ことを特徴とするディスク情報処理装置の制御方法。

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